城市闹市区地铁车站在复杂软弱富水地层的降水施工

摘要：基坑降水对深基坑周边环境有很大影响，特别是在复杂地质条件下，即要降承压水以保证基坑安全，又要控制承压水的降水量，减少对周边环境的影响。本文根据在复杂地质条件下基坑降水实例，为类似工程起到参考作用。

关键词：城市地铁;复杂地质;降水控制

引言

随着城市的飞速发展，越来越多的地铁线路需经过闹市区，许多车站基坑离建筑物的距离很近，这就对基坑施工对周边环境的影响提出了更高的要求。特别是在一些富水软弱地层条件下，基坑降水直接影响到周边建筑物的沉降，这就要求根据不同的地质条件采取不同的降水方案，在工程实施的同时、减少对周边环境的影响。

1、工程概况

新村路站位于城市干道下，呈南北向布置，主体结构全长167m，为地下二层站，端头井宽21.4m，标准段宽17m，采用复合墙体系。基坑采用0.8m厚地下连续墙，南、北端头井地下连续墙深31.5m，标准段地下连续墙深28m，基坑开挖深度约17.3m，坑底采用旋喷桩抽条加固。

2、工程地质与水文地质

2.1工程地质条件

新村路站所属场地地貌属滨海平原类型，形态单一，为既有道路，地势平坦。

拟建场地地面标高约为3.4m，场地自地表至65.3m深度范围内的土层均为第四纪松散沉积物，场区内地质情况相当复杂，受古河道切割影响，分布有第⑤层砂质粉土，顶面埋深约18.8m，层厚为6～30m;在场区北部端头井，上覆⑤层缺失，正常分布有第⑥层和第⑦层，第⑥层厚度约为5m，第⑦层顶面埋深约29.8m，层厚约1.8～3.5m。

2.2水文地质

工程所在场地浅部地下水属潜水类型，主要补给来源为大气降水与地表径流，水位动态为气象型，地下水位埋深在0.5～0.7m。

场地⑤砂质粉土层为微承压水层，下部⑦层属承压含水层，该承压含水层在场地内与微承压含水层相通，⑤微承压水与⑦承压水水头埋深分别为5.65m、6.07m，第⑤层承压含水层顶板距基坑底1.5m。

3、基坑稳定性验算

基坑开挖至设计标高后，坑内承压含水层顶板以上的覆土的自重压力远小于承压水压力，必须采用深井减压降水措施。根据验算，初始水头5.65m时安全开挖深度为15.04m，开挖至基底17.3m深时，承压水水头埋深应在9.34m。

4、基坑降水设计

4.1基坑降水要求

根据本工程的情况，基坑降水应满足以下要求。

⑴对基坑内的土层进行疏干降水，以方便基坑开挖。

⑵降低的承压水水头，防止基坑底面发生突涌，保证基坑施工安全。

⑶在围护结构不发生严重渗漏、满足施工要求及保证基坑底面不发生突涌的前提下，减压降水尽可能减少基坑外侧的承压含水层水位降深，以减小减压降水引起的基坑外地面的沉降。

4.2基坑疏干降水设计

在基坑内设置疏干井降低基坑内开挖土层的含水量，疏干地下水;疏干井在基坑内每200m设置一口。

北端头井因缺失⑤层，基坑开挖深度17.3m，疏干井深度为22m，共布置2口井。

其他部位在18.8m以下存在⑤层，疏干井深度不进入⑤层，坑内共布置14口疏干井，井深15.0m。

底部采用轻型井点进行降水。

4.3基坑北部4～9轴减压降水设计

基坑北部4～9轴存在第⑦层承压含水层和第⑤层微承压含水层，因连续墙已将第⑤层微承压含水层封闭，可采用疏干井降水，坑内布置混合降压井3口，降压井过滤器底端进入⑦层，考虑井深为34m，下部过滤器长3m，中部过滤器长7m，上部过滤器长8m。

4.49～22轴基坑内减压降水设计

在基坑9～22轴只存在第⑤层微承压含水层区域，在坑内布置15口减压井，其中2口井作为备用井兼观测井，减压井的过滤器底端进入⑤层，但不超过连续墙底（标准段地下连续墙深28m、端头井地下连续墙深31.5m），初步考虑井深为26m;

在坑外布置4口应急备用井，井深为41m，过虑器在30m～40m，作为坑内抽水时坑外观测井;坑外4口井尽量不抽水，只作为应急备用和观测井使用。

5、地面沉降预测分析

5.1减压降水引起的地面沉降预测计算

采用下列经典弹性地面沉降公式进行降水引起的地面沉降预测计算：

减压井群持续抽水90天后，预测计算结果表明，在基坑外侧靠近地下连续墙的地段，因减压降水引起的地面沉降约为10.0mm。

5.2减压降水引起的地面沉降控制

⑴临近建筑物和地下管线的减压井抽水时间应尽量缩短。

⑵对周围环境进行监测，发现问题及时调整抽水井数量及抽水流量，以指导降水运行和修复施工。

⑶监测及时处理，反馈现场指导施工。

⑷对管线、要保护的建筑等，必须由专业监测单位进行监测。

⑸基坑施工过程中，如地下连续墙发生渗漏或严重渗漏，应及时采取封堵措施。

6、降水运行管理

6.1减压井降水运行管理

⑴水位观测主要通过未抽水的观测井进行观测。

⑵降水运行时开启减压抽水井数量和抽水量大小，应根据基坑开挖深度和对应的安全承压水头埋深进行控制。

⑶在全部减压井施工结束后，进行1次单井及群井减压抽水试运行，检验施工用电及排水情况，同时观测各井水位，总结数据，为后续开挖时开启减压井的数量和抽水量做准备。

⑷减压降水运行过程中每天将抽水量和承压水位的动态情况报告，总结数据。

6.2疏干井降水运行管理

⑴必须在基坑围护结构封闭后才能进行疏干井工作。

⑵地基加固（如旋喷桩加固）施工结束后，方可进行成井施工。

⑶预抽水至少在基坑开挖前15天进行，随开挖深度的加深可逐節割除上部井管。

⑷在疏干井的成井施工阶段，完成一口投入降水运行一口，提前降水。

7、降水效果及基坑稳定情况

本工程通过基坑降水设计、降水试验和降水运行的进行，基坑在开挖过程中处于可控状态，坑内疏干降水效果良好，土方开挖顺利。减压降水在基坑开挖过程中按需进行，基坑开挖完成后基坑周边最大沉降为11mm，与预测计算沉降相符，故按照降水设计的疏干降水和减压降水达到了相应的效果，证明降水方案的可行。

8、结束语

富水软土地质的基坑工程在施工前根据地质情况做好降水设计和抽水试验，对基坑的顺利开挖十分关键。基坑开挖时，随时观察降水状态，同时加强对基坑及周边环境的监测，实行信息化施工，保证基坑的稳定和正常施工。

参考文献：

[1]姚天强，石振华，等.基坑降水手册.中国建筑工业出版社，2006，4

[2]赵志缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册.中国建筑工业出版社，2000，4

作者简介：曹冠凯，1999年7月毕业于北方交通大学铁道工程专业，大专学历。